Procesamiento de Metales II Conceptos Básicos

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Soldadura con rayo láser 
La soldadura con rayo láser, LBW (del inglés laser beam welding), usa un rayo láser de alto 
poder como fuente de calor y produce una soldadura por fusión [4]. 
Como el rayo se puede enfocar en un área muy pequeña, tiene gran densidad de energía y, 
por consiguiente, capacidad de penetración profunda. 
El rayo se puede dirigir, conformar y enfocar con precisión sobre la pieza. Por lo anterior, este 
proceso es adecuado especialmente para soldar uniones profundas y delgadas, con 
relaciones normales de profundidad/ancho entre 4 y 1 O. 
En la industria automotriz, la soldadura de componentes de transmisiones es su aplicación 
más difundida. Entre otras muchas aplicaciones está la soldadura de piezas delgadas para 
componentes electrónicos. 
El rayo láser se puede pulsar para tener aplicaciones como en la soldadura por puntos de 
materiales delgados. Los sistemas de láser continuo se usan para soldaduras profundas en 
secciones gruesas. 
Los procedimientos de soldadura con láser producen soldaduras de buena calidad, con 
contracción y distorsión mínimas. Estas soldaduras tienen buena resistencia y en general son 
dúctiles y libres de porosidades. El proceso se puede automatizar y se pueden unir 
materiales con espesores hasta de 25 mm; es especialmente eficaz en piezas delgadas. 
Entre los metales que normalmente se sueldan están el aluminio, titanio, metales ferrosos, 
cobre, superaleaciones y los metales refractarios. Las velocidades de soldado van desde 2,5 
m/min hasta 80 m/min para metales delgados. 
Por la naturaleza del proceso, la soldadura puede efectuarse en lugares inaccesibles por 
otros medios. En la soldadura por láser tiene especial importancia la seguridad, por los 
riesgos extremos a los ojos y a la piel. 
Como en otros sistemas análogos de soldadura automatizada, es mínima la destreza que se 
requiere en el operador El costo de los equipos de soldadura láser se encuentra entre los 
40.000 a 1 millón de dólares. 
Las principales ventajas del rayo láser sobre el haz de electrones, se pueden resumir así: 
1 No se requiere un vacío, así que el rayo se puede transmitir por el aire 
2. Los rayos láser se pueden conformar, manipular y enfocar ópticamente, usando fibras
ópticas, por lo cual el proceso se puede automatizar con facilidad
3. El láser no genera rayos X que si generan el haz de electrones
4. La calidad de la soldadura es mejor y tiene menor tendencia a la fusión incompleta,
salpicaduras y porosidades, y produce menos distorsión
En la figura 1.21 se presenta el acercamiento de un cartucho de Gillette Sensor, en el cual se 
observan unos puntos de aproximadamente 0,5 mm de diámetro, de tono más oscuro, 
correspondientes a los puntos de soldadura realizados con rayo láser Estas soldaduras se 
hicieron con un láser de estado sólido, YAG, empleando fibra óptica. Con este equipo se 
permite una manipulación muy flexible del rayo y puede dirigirse a lugares exactos a lo largo 
de la navaja. Con un conjunto de estas máquinas, la producción es de 3 millones de 
soldaduras por hora, con soldadura precisa y de calidad consistente. 
Una de las ventajas entre los procesos convencionales de soldadura y los no convencionales, 
es el tamaño del cordón, la profundidad de penetración y de la zona afectada por el calor En 
la figura 1.22 se presentan las fotos que muestran las microestructuras, a una baja 
resolución, de uniones soldadas empleando procesos convencionales, como el TIG, y no 
33 
•
En las estructuras soldadas complicadas, las distribuciones de esfuerzos residuales son 
tridimensionales y, en consecuencia, difíciles de analizar El ejemplo anterior implica dos 
placas cuyo movimiento no está restringido; en otras palabras, las placas no son parte 
integral de una estructura mayor Si, por otro lado, se restringe su movimiento, se generarán 
esfuerzos de reacción, porque las placas no son libres para dilatarse o contraerse. Este caso 
se da, en especial, en estructuras de gran rigidez [4, 1 O]. 
Los problemas causados por los esfuerzos residuales, como distorsión, torcimiento y 
agrietamiento, se pueden reducir precalentando el metal base o las partes que se van a 
soldar El precalentamiento reduce la dilatación, al reducir la velocidad de enfriamiento y la 
magnitud de los esfuerzos térmicos. Esta técnica también reduce la contracción y el posible 
agrietamiento en la unión [4]. Para obtener resultados óptimos, se deben controlar las 
temperaturas de precalentamiento y las velocidades de enfriamiento con cuidado, para 
mantener una resistencia y tenacidad aceptables en la estructura soldada. Las piezas se 
pueden calentar de varias formas: en un horno, eléctricamente (por resistencia o por 
inducción), o, para secciones delgadas, por fuentes radiantes o chorros de aire caliente. La 
temperatura y el tiempo requeridos para el relevado de esfuerzos dependen del tipo de 
material y de la magnitud de los esfuerzos residuales que se desarrollan. 
Además de precalentarlas para relevar esfuerzos, las soldaduras se pueden tratar 
térmicamente con otras técnicas, para modificar algunas propiedades. Entre esas técnicas 
están los tratamientos de recocido, normalizado, entre otros. 
1.8.2. Grietas 
Las grietas son interrupciones tipo fractura en el cordón de soldadura o en el metal adyacente 
a la soldadura. Este tipo es, tal vez, el defecto de soldadura más perjudicial, debido a que 
constituye una discontinuidad en el metal que produce una significativa reducción en la 
resistencia de la unión y se deben evitar a toda costa [2]. Se pueden presentar en varios 
lugares y direcciones, en el área de la soldadura. Los tipos característicos de grietas son 
longitudinales, transversales, en cráter, bajo el cordón y junto al cordón, como se observan 
en la figura 1.35 [4]. 
(a) 
Grieta junta·al amlón 
(e) 
Figura 1.35. Tipos de grietas en uniones soldadas, debidas a esfuerzos térmicos que se 
desarrollan durante la solidificación, a la contracción del cordón de soldadura y a la estructura 
que lo rodea. (a) Grietas de cráter; (b) varios tipos de grietas en uniones a tope y T; y (c) 
grieta en un cordón de soldadura por limitación en la contracción de las partes después del 
proceso de soldadura [4]. 
45 
observa en la figura 1.45 (b) [3]. Estas pruebas, a diferencia de las pruebas de flexión guiada, 
no pueden compararse con los resultados de otras pruebas de flexión. 
HERRAMIENTA DOBLADORA 
(a) (b} 
Figura 1.45. Dos tipos de dispositivos para pruebas de flexión en soldaduras (a) flexión 
guiada y (b) flexión libre [3]. 
Pruebas metalográficas 
Las pruebas metalográficas son muy estrictas y requieren de equipo especial y personal 
entrenado. Para estas pruebas, se extrae una muestra la cual se prepara metalográficamente 
siguiendo las recomendaciones de las norma ASTM respectiva. Posteriormente se realiza un 
macroexamen y/o un microexamen [3]. 
El macroexamen de la muestra indicará la estructura del área de la soldadura Y. los defectos 
que presente, como inclusiones de escoria, huecos o grietas. 
El microexamen requiere que la preparación de la muestra sea con un acabado superficial 
especular Con esto quedará claramente visible la estructura granular de la soldadura al verla 
a un microscopio. También pueden verse con claridad la parte modificada por el calor en el 
metal base junto con el tamaño y formas exactas del cordón. 
1.10.3. Técnicas no destructivas 
Las pruebas no destructivas se usan mucho para determinar la calidad de una soldadura 
terminada, porque es la misma que se pondrá en servicio. También se llaman inspecciones, 
porque la soldadura no se corta, flexiona, rompe ni destruye. Con estas pruebas pueden 
determinarse grietas, porosidades, inclusiones, falta de fusión o cualquier otro tipo de 
discontinuidad;pero no puede cuantificarse la resistencia real de una unión soldada [3). 
Las pruebas no destructivas más comunes para inspeccionar las soldaduras son: inspección 
con partículas magnéticas, inspección con líquidos penetrantes, inspección ultrasónica y 
exámenes radiográficos. 
Inspección con partículas magnéticas 
La inspección con partículas magnéticas sirve p ra detectar imperfecciones en la superficie, 
o a nivel subsuperficial, como porosidades, inclusiones de escoria y falta de fusión. Esta
inspección sólo puede hacerse con materiales ferromagnéticos (materiales que pueden atraer
el hierro cuando se les somete a campos magnéticos de fuerza), pero la pieza puede ser de
cualquier tamaño o forma [3].
55 
donde Su1 es la resistencia máxima a la tensión de la zona de fusión, ZF. Como se había 
mencionado, esta zona en la soldadura con aporte es una mezcla de los metales base y de 
aporte y su constitución está definida de acuerdo a la Ec. 6. Tomando en cuenta la dilución 
en la determinación de la resistencia máxima, se tiene: 
Su1 = 
h Su aporte + P Sumetalbase 
h + p 
(21) 
Sustituyendo la Ec. 21 en la Ec. 20, se obtiene la expresión para la capacidad de transmisión 
de carga en la sección a-a que considera la dilución. 
Fu 
X a-a 
= 2 (h Su aporte+ P Su metal base) (22) 
Cuando la penetración es completa, la carga de tensión está soportada por el espesor de la 
lámina más la altura (h) de los dos botones de soldadura. 
La sección b-b , está asociada al cordón de soldadura únicamente ya que la penetración de 
la unión no fue completa y la carga de tensión en corte la está soportando una parte del 
botón de soldadura que forma un ángulo con la línea de aplicación de carga. En esta 
sección se utiliza la Teoría de la Energía máxima de Distorsión para el análisis de la fractura, 
ya que ésta describe mejor el comportamiento de los metales dúctiles. Partiendo de la 
expresión general que plantea esta teoría para el esfuerzo de corte octahédrico: 
'toct = _!_ [(crx - cry}
2 + (cry - crz)2 + (crz - <rx)2 + 6 (•x/ + 'tyz
2 + •2/ )]112 (23) 
. 3 
y haciendo los ajustes al presente estudio, se tiene que el valor crítico para el esfuerzo de 
corte viene dado por· 
F2 
'toct. crít. = - Su1 
3 
(24) 
Considerando que el estado de esfuerzos crítico se establecerá en los planos inclinados 
(simétricos) contenidos en la sección b-b', por ser los planos de menor área, y en base al 
equilibrio de la pieza en la dirección "y" (ver figura 1.63 c), se tiene: 
 Fy = O; 
F1n = F1 sen ; 
F1n = Fu sen
2X 
' 
Fu (25) F1 = -
2X 
F11 = F1 cos (26) 
Fucos (27) F11 = 
2X 
Las expresiones para el esfuerzo normal y tangencial en la sección b-b , son las siguientes. 
Fn 
ªb-b' = - l
Ft 
'tb-b' = -
l 
Fu sen 
2 X l 
= Fucos
2Xl 
(28) 
(29) 
77 
brochado, lo importante es la lubricación y no el enfriamiento. Al reducir la tendencia de 
borde acumulado, la lubricación mejora el acabado superficial de la pieza. 
La severidad relativa de diversas operaciones de maquinado se define en función de la 
magnitud de las fuerzas y temperaturas de trabajo, la tendencia a la formación de borde 
acumulado y la facilidad con la cual se retira la viruta de la zona de corte. A medida que 
aumenta la severidad (como en el brocha.do y roscado) aumenta también la necesidad que 
el fluido de corte sea eficaz. 
Hay casos en los cuales el uso de un fluido de corte puede ser perjudicial En las 
operaciones interrumpidas de corte, como en el fresado, la acción de enfriamiento del fluido 
aumenta la variación de los ciclos de calentamiento y enfriamiento alternados ( ciclos 
térmicos) a la que están sometidos los dientes de la fresa. Esta condición puede originar 
grietas térmicas (por fatiga o choque térmico). También los fluidos de corte pueden hacer 
que la viruta se enrosque más, concentrando los esfuerzos a menores distancias de la 
punta de la herramienta. Estos esfuerzos, a su vez, concentran el calor más cerca de la 
punta de la herramienta, con lo cual se reduce su vida. 
La selección de un fluido de corte debe tener en cuenta su efecto potencial sobre el 
material de la pieza y las máquinas herramientas, así como los factores biológicos y 
ambientales. El efecto sobre el ambiente es muy importante, en especial en cuanto a la 
contaminación del aire y el agua. Esto ha conducido a la tendencia hacia el maquinado en 
seco, que puede tener sus propias ventajas y limitaciones. 
Los fluidos de corte, al igual que otros fluidos para trabajo en metal, en las operaciones 
manufactureras pueden sufrir cambios químicos después de usarse durante algún tiempo. 
Estos cambios se deben a efectos ambientales o contaminantes por diversas fuentes, 
incluyendo las virutas y los polvos metálicos producidos durante el maquinado, así como 
por el aceite disperso procedente de fugas hidráulicas. 
Se dispone de técnicas como asentamiento, decantación, centrifugación y filtrado para 
clarificar los fluidos de corte usados. El reciclado implica tratar los fluidos con diversos 
aditivos, agentes, biocidas y desodorantes,. así como tratamiento con agua (para fluidos a 
base de agua). Las prácticas de desecho deben apegarse con las leyes y reglamentos 
federales, estatales y locales. 
2.2.4. Condiciones de corte 
Para realizar una operación de maquinado se requiere el movimiento relativo de la 
herramienta y la parte de trabajo. El movimiento primario se realiza a una cierta velocidad de 
corte v, según la siguiente expresión [5]: 
v = n tr <jJ [m/min]
1000 
( 1) 
donde n, es el número de revoluciones por unidad de tiempo en [rev/min] y <jJ, es el diámetro
en [mm] 
Además, la herramienta debe moverse lateralmente a través de la parte trabajada. Éste es un 
movimiento más lento, llamado el avance f La dimensión restante del corte es la penetración 
de la herramienta de corte dentro de la superficie original de la pieza de trabajo, llamada 
profundidad de pasada o penetración d. 
Las operaciones de maquinado se dividen normalmente en dos categorías, distintas por el 
propósito y las condiciones de corte: cortes para desbaste primario (burdo) y cortes de 
acabado [2]. Los cortes para desbaste primario se usan para remover grandes cantidades de 
96 
Angulo efectivo$ 
Zona primaria 
de corte - t - - - - -
Zona secundaria de corte 
Viruta segmentada 
Superficie irregular debida a la 
segmentación de la viruta 
(a) 
Viruta continua 
Buen acabado típico 
(b) 
Figura 2.12. Ilustración 
de la formación de la 
viruta, mostrando la 
zona de corte. También 
se muestra la zona 
secundaria de corte 
como resultado de la 
fricción herramienta-
viruta [2]. 
Viruta continua 
Partículas acumuladas 
en la nueva superficie 
(e) 
Figura 2.13. Tres tipos de formación de viruta en el corte de metales: (a) discontinua, (b) 
continua y (c) continua con acumulación en el borde [2]. 
En las virutas continuas, la deformación también puede ser a lo largo de una zona 
primaria de corte amplia, con limites curvos (figura 2.14 (d)). Nótese que la frontera 
inferior está abajo de la superficie maquinada y que somete a esta superficie a una 
distorsión, como muestran las rayas verticales distorsionadas. Este caso se presenta 
en especial al maquinar metales suaves a velocidades y ángulos de ataque bajos. 
Puede producir mal acabado superficial e introducir esfuerzos residuales superficiales, 
que pueden ser perjudiciales para la parte maquinada. 
Aunque en general producen buen acabado superficial, las virutas continuas no son 
siempre deseables, en particular en las máquinas herramienta controladas por 
computadora tan usadas hoy en día. Tienden a enredarse en el portaherramientas, 
los soportes y la pieza, así como en los sistemas de eliminación de viruta, y se debe 
parar la operación para apartarlas. Este problema se puede aliviar con el rompe 
virutas y cambiando los parámetros de maquinado, como la velocidad de corte, el 
avance y los fluidos de corte [4].Tabla 2.5. Valores referenciales para velocidades de corte para el torneado con herramientas de acero rápido y carburos [11 ]. 
Duración de la herramienta en [min] 
60 240 480 60 240 480 60 240 480 60 
Material Resistencia Herramienta 
Avances en [mm/rev] del material 
en [N/mm2] º· 1 0,2 0,4 
(psi) Velocidades de corte en [m/min] 
S u 50 500 .. 600 HSS 48 34 28 36 25 21 27 
(72.250 p 10 300 250 224 265 212 190 224 180 160 190 
86.700) P 20 180 140 125 150 118 106 125 
P 30 100 80 71 85 
Su 60 600 700 HSS 40 28 24 30 21 18 22 
(86.700 P10 280 236 212 250 200 180 212 170 150 180 
101 150) P 20 150 118 106 125 100 90 106 
P 30 85 67 60 71 
Su 7rJ 700 850 HSS 32 22 19 24 17 14 18 
(101150 .. p 10 250 200 180 212 170 150 170 132 118 132 
122.825) P 20 125 100 90 100 80 71 80 
P 30 67 53 48 53 
Hierro fundido Dureza Brinell HSS 32 22 19 18 13 11 13 
gris 200 250 K10 150 106 90 125 90 75 106 75 63 90 
Latón Dureza Brinell HSS 125 95 80 85 63 53 56 
80 ... 120 K20 1320 600 400 1180 530 355 1000 450 300 900 
Aleaciones HSS 100 56 43 67 38 28 45 25 19 30 
Al 11-13% Si K20 500 224 150 425 190 125 355 160 106 315 
Goma dura K10 600 300 212 560 280 200 500 250 180 450 
Papel duro K10 560 280 200 475 236 170 400 200 140 335 
NOTA: Su es el valor de resistencia máxima a la tensión. La dureza Brinell está expresada en [Kg/mm 2 1 
240 480 60 240 
0,8 1,6 
19 16 20 14 
150 132 
100 90 106 85 
67 60 71 56 
16 13 17 12 
140 125 
85 75 90 71 
56 50 60 48 
13 11 13 9,5 
106 95 
63 56 63 50 
43 38 43 34 
9,5 8 9,5 6,7 
63 53 75 53 
43 36 36 27 
400 265 800 355 
17 13 
140 95 265 118 
224 160 400 200 
170 118 300 140 
480 
12 
75 
50 
10 
63 
43 
8 
45 
30 
5,6 
45 
22 
236 
80 
140 
106 
Recordar que 1 N = O, 101972 Kg; 1 lb= 0,453592 Kg. 1 psi= 0,0007031 Kg/mm 2
; 1 Pa = 1 N/m2 = o, 10197 Kg/m2 = 0,020885
lb/plg2 1 MPa = O, 145 Ksi = 145 psi 
103 
móvil puede deslizarse sobre la bancada del torno y fijarse a él accionando la palanca de 
sujeción [2]. 
El torno mecánico convencional es una máquina de torneado horizontal; es decir, el eje del 
husillo principal es horizontal. Esto es adecuado para la mayoría de los trabajos de torno 
donde la longitud es mayor que el diámetro. Para trabajos donde el diámetro es mayor que la 
longitud y el trabajo es pesado, es más conveniente orientar el trabajo de manera que gire 
alrededor de un eje vertical; éstas son las máquinas de torneado vertical. 
2.3.1.5. Métodos de sujeción del trabajo al torno 
Se emplean cuatro métodos comunes para sujetar las partes de trabajo en el torneado que, a 
su vez, consisten en varios mecanismos para sujetar el trabajo, centrarlo y mantenerlo en 
posición sobre el eje del husillo y hacerlo girar Los métodos se ilustran en la figura 2.19 y 
son: (a) montura del trabajo entre los centros; (b) mandril; (c) boquilla y (d) plato de sujeción 
[2]. 
La sujeción del trabajo entre los centros se refiere al uso de dos centros, uno en el cabezal y 
el otro en el contrapunto, conveniente para partes que tienen una relación longitud/diámetro 
grande. En el centro del cabezal se fija una brida llamada plato de arrastre que fija el trabajo 
y le transmite la rotación del husillo. El centro del contrapunto tiene una punta en forma de 
cono que se inserta en un agujero practicado en el extremo del trabajo. El centro del 
contrapunto puede ser un centro vivo o muerto. Un centro vivo gira en un rodamiento del 
contrapunto, de manera que no hay rotación relativa entre el trabajo y el centro vivo y, por lo 
tanto, no hay fricción y se puede utilizar a altas velocidades. En contrate, un centro muerto 
está fijo en el contrapunto y no gira; la pieza de trabajo gira alrededor del punto. Debido a la 
fricción y acumulación de calor que resulta, esta última disposición se usa normalmente a 
menores velocidades de rotación. 
El mandril (Chuck en inglés) se suele equipar con tres o cuatro mordazas para sostener la 
parte cilíndrica sobre su diámetro exterior o para sostener el diámetro interior de una parte 
tubular Los mandriles de tres mordazas o universales, son auto-centrantes, es decir tienen 
un mecanismo que mueve simultáneamente las mordazas hacia dentro o hacia fuera y, de 
esta forma, centra el trabajo en el eje del husillo. Los mandriles de cuatro mordazas 
(independientes) permiten el movimiento y ajuste de cada mordaza de manera independiente 
entre sí; pueden usarse para piezas cuadradas, rectangulares o de formas diversas [2,4]. 
Una boquilla consiste en un buje tubular con hendiduras longitudinales que corren sobre la 
mitad de su longitud e igualmente espaciadas alrededor de su circunferencia. El diámetro 
interior de la boquilla se usa para sostener trabajos de forma cilíndrica como barras. Debido a 
las hendiduras, un extremo de la boquilla puede apretarse para reducir su diámetro y 
suministrar una presión de agarre segura sobre el trabajo. 
Un plato de sujeción es un dispositivo para sujetar el trabajo que se fija al husillo del torno y 
se usa para sostener partes con formas irregulares. Son redondos y tienen varias ranuras y 
orificios, a través de los cuales se atornilla o prensa la pieza. El plato puede estar equipado 
con mordazas diseñadas a la medida de la forma particular de parte. 
En una operación de cilindrado, cuando las partes son largas y esbeltas, se deben soportar 
con un accesorio denominado luneta, ya que de lo contrario la parte se flexionará debido a 
las fuerzas de corte; éstas pueden ser lunetas fijas o lunetas móviles. Estas lunetas suelen 
estar equipadas con tres dedos o rodillos ajustables que sostienen a la pieza pero la dejan 
girar libremente. Las lunetas fijas se sujetan directamente a las guías de la bancada, mientras 
que las lunetas móviles se sujetan en el carro longitudinal, y se mueven con él [4]. 
108 
lu. Hay dos casos posibles, ilustrados en las figuras 2.34 b y c. En ambos casos la = lu. El 
primer caso es cuando la fresa se centra sobre la pieza de trabajo rectangular En la figura 
2.34 b, se observa que la y lu son iguales a la mitad del diámetro de la fresa. Esto es [2]: 
la = lu = <pf 
2 
(20) 
donde <l>t, es el diámetro de la fresa en [mm]. 
El segundo caso es cuando la fresa sobresale a uno de los lados del trabajo, como se 
muestra en la figura 2.34 c. En este caso, las carreras anterior y de sobrerecorrido están 
dadas, a partir de la Ec. 18, por [2]: 
Por lo tanto, el tiempo de fresado tm en [min], en cada caso está dado por [2]: 
L' + 2 la tm = - - -
f r 
(21) 
(22) 
En el fresado de desbaste se trata de eliminar el material en el tiempo más corto posible. Por 
esta razón, se elige una velocidad de avance grande; y con el fin de preservar la vida útil de 
la fresa, se elige una velocidad de corte pequeña (ver figura 2.35 A) [11 ]. 
Mediante el fresado de acabado, la pieza debe obtener sus dimensiones finales y la calidad 
superficial deseada. Para esto se necesita una mayor velocidad de corte y una velocidad de 
avance pequeña. Cuando la profundidad de material a cortar no es muy grande, la pieza 
puede obtener sus dimensiones definitivas y su calidad superficial en una sola pasada. En 
este caso se eligen unos valores intermedios para la velocidad de corte y de avance. 
Una buena lubricación refrigerante se traduce en mejora de la calidad superficial y mayor 
duración de la fresa. Adicionalmente, el medio refrigerante, proyectado con un chorro fuerte 
sobre el punto de corte (ver figura 2.35 8), arrastra las virutas que se desprenden de modo 
que éstas no quedan enganchadas entre la superficie de trabajo y los dientes de la fresa. 
(A) (8) 
Figura 2.35. A) Operaciones de desbaste y acabado para el fresado: a) profundidad 
de corte; b) 1 era pasada de desbaste; c) 2dª pasada de desbaste y d) pasada de 
afinado. B) Refrigeración durante el fresado [11 ]. 
2.3.4. El esmerilado y operaciones afines 
El esmerilado es un proceso de remoción de material en el cual las partículas abrasivas 
constituyen los filosde corte y están aglutinadas formando una rueda de esmeril que opera a 
129 
1\ '; 
Procesamiento de Metales // 
Conceptos Básicos-
...... 
,: ( : 
INDICE GENERAL 
SÍMBOLOS Y ABREVIACIONES 
INTRODUCCIÓN 
1 PROCESOS DE SOLDADURA. 
1 1 INTRODUCCIÓN 
Concepto .. 
Notas históricas. 
.......... ······· ··················· 
1.2. FUNDAMENTOS DE SOLDADURA. 
Ventajas del proceso de soldadura 
Desventajas del proceso de soldadura. 
1.3. TIPOS DE PROCESOS DE SOLDADURA. 
1.3.1 Soldadura en estado sólido 
Fundamentos de la soldadura en estado sólido 
1.3.1 1 Soldadura por forja. 
1.3.1.2. Soldadura por fricción 
1.3.1.3. Soldadura en frío. 
1.3.1.4. Soldadura por difusión 
1.3.1.5. Soldadura ultrasónica. 
1.3.1.6. Soldadura por explosión 
1.3.1 7 Soldadura por resistencia eléctrica 
Soldadura por puntos 
Soldadura por resistencia eléctrica a tope 
Soldadura de costura 
Soldadura por resistencia de alta frecuencia 
1.3.2. Soldadura por fusión 
Fundamentos de la soldadura por fusión 
1.3.2.1 Soldadura con oxígeno y combustibles gaseosos 
Tipos de llamas 
Metales de aporte 
Práctica y equipo de soldadura 
1.3.2.2. Procesos de soldadura con Arco. 
Soldadura con arco y metal protegido, SMA W 
Soldadura con arco sumergido, SA W 
Soldadura de arco, metal y gas, GMA W (MIG) 
Electrodos 
Recubrimiento de electrodos 
.... 
......... 
Soldadura con arco, electrodo no consumible de tungsteno y gas, 
Pág. 
6 
7 
.. 8 
8 
8 
8 
8 
9 
9 
9 
10 
10 
11 
11 
11 
12 
13 
13 
14 
15 
16 
17 
18 
18 
19 
21 
22 
23 
23 
24 
25 
26 
27 
28 
29 
11 
- -
- ---- e =--- - - _ - - - - -- -- -; = --- -= - : - : -- - = -_ -=- -=-- - -
GTAW(TIG) .. 31 
1.3.2.3. Otros procesos de soldadura por fusión 32 
Soldadura con haz de electrones. 32 
Soldadura con rayo láser 33 
1.4. SEGURIDAD EN LA SOLDADURA. 35 
Alrededores 35 
Peligro al personal 35 
Ruido y descargas eléctricas 35 
Humos 35 
1.5. METALURGIA DE LA SOLDADURA. 35 
1.5.1 La unión soldada. 36 
Solidificación del metal de soldadura. Zona de fusión, ZF 36 
Interfase o línea de fusión, LF ... 37 
Zona afectada por el calor, ZAC 37 
Metal base, MB 38 
Soldabilidad 38 
Soldabilidad del acero 39 
1.6. TIPOS DE UNIONES SOLDADAS 40 
1 7 TIPOS DE SOLDADURAS 41 
1.8. CALIDAD DE LA SOLDADURA. .. 43 
1.8.1 Tensiones residuales y distorsión 44 
1.8.2. Grietas. .. 45 
1.8.3. Porosidad 46 
1.8.4. Inclusiones de escoria. 47 
1.8.5. Fusión y penetración incompletas .. 47 
Fusión incompleta o falta de fusión ... 47 
Penetración incompleta 48 
1.8.6. Perfil de la soldadura. 48 
Falta de llenado 48 
Socava miento 48 
Traslape ... 48 
1.8.7 Hojeamientos. 48 
1.8.8. Daño superficial 49 
1.9. DISEÑO DE LA SOLDADURA. SELECCIÓN DEL PROCESO 49 
Símbolos de soldadura .. 50 
1 10. PRUEBAS DE LAS UNIONES SOLDADAS 51 
1 10.1 Inspección visual 53 
1 10.2. Técnicas destructivas 5;3 
Prueba de fractura .. 53 
Prueba de tensión 54 
Prueba de flexión 54 
Pruebas metalográficas 
1 10.3. Técnicas no destructivas 
Inspección con partículas magnéticas. 
Inspección con líquidos penetrantes 
55 
55 
55 
56 
Inspección con ultrasonido 56 
Inspección con radiografía 58 
1 11 SOLDADURAS FUERTES Y BLANDAS.. 58 
1 11 1 Soldadura Fuerte. 60 
1 11.2. Soldadura Blanda. .. . . .. . 62 
1 12. COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE LA UNIÓN SOLDADA... 64 
1 12.1 Eficiencia de la soldadura 
1 12.2. 
1 12.3. 
1 12.4. 
1 12.5. 
Metalurgia de la soldadura de aceros no aleados 
Penetración en soldaduras de aceros no aleados. 
Material depositado en el cordón 
Tasas de enfriamiento en soldaduras por fusión 
1 12.6. Capacidad de transmisión de cargas estáticas de soldaduras 
2. PROCESOS DE MAQUINADO
2.1 INTRODUCCIÓN. 
Concepto 
Ventajas. 
Desventajas 
Notas históricas 
2.2. FUNDAMENTOS DEL MAQUINADO 
2.2.1 Tipos de operaciones de maquinado 
2.2.2. La herramienta de corte. 
2.2.2.1 Geometría de la herramienta 
2.2.2.2. Materiales para herramientas. 
Aceros al carbono 
Aceros rápidos o de alta velocidad 
Aleaciones de fundición de cobalto 
Carburos 
Herramientas recubiertas 
Cerámicas a base de alúmina 
Nitruro de boro cúbico 
Cerámicas a base de nitruro de silicio .. 
Diamante 
2.2.2.3. Reacondicionamiento de herramientas de corte 
2.2.3. Fluidos de corte 
2.2.4. Condiciones de corte 
2.2.5. Máquinas herramienta. 
2.2.6. Formación de la viruta. 
.. 
.. 
.. 
.. 
64 
64 
69 
70 
71 
76 
79 
79 
79 
79 
80 
80 
81 
81 
82 
82 
85 
86 
86 
87 
87 
91 
93 
93 
93 
94 
95 
95 
96 
97 
97 
lV 
2.3. OPERACIONES DE MAQUINADO 101 
2.3.1 Torneado y operaciones afines 101 
2.3.1 1 Condiciones de corte en el torneado 101 
2.3.1.2. Herramientas de corte en el torneado 104 
2.3.1.3. Operaciones relacionadas con el torneado 104 
2.3.1.4. El torno mecánico 105 
2.3.1.5. Métodos de sujeción del trabajo al torno 108 
2.3.1.6. Otras máquinas de tornear 109 
2.3.1 7 Acabado de la superficie. 110 
2.3.2. Taladrado y operaciones afines. 11 O 
2.3.2.1 Condiciones de corte en el taladrado 111 
2.3.2.2. Herramientas en el taladrado . . . 114 
Materiales y tamaños de brocas 116 
2.3.2.3. Operaciones relacionadas con el taladrado .. 117 
2.3.2.4. Taladrados. 117 
2.3.3. El fresado y operaciones afines. 119 
2.3.3.1 Tipos de operaciones de fresado 120 
Fresado cilíndrico o periférico. 120 
Fresado frontal o en las caras 122 
2.3.3.2. Herramientas en el fresado 123 
2.3.3.3. Maquinas fresadoras. 125 
Máquinas fresadoras de consola (columna y rodilla) 125 
2.3.3.4. Condiciones de corte en el fresado .. 127 
2.3.4. El esmerilado y operaciones afines. 129 
2.3.4.1 La rueda de esmeril 130 
2.3.4.2. El proceso de rectificado 133 
Rectificado cilíndrico 133 
Rectificado plano 136 
2.3.4.3. Condiciones de corte en el rectificado. 138 
Rectificado cilíndrico 140 
Rectificado plano tangencial 141 
Rectificado plano frontal 142 
2.3.5. Hoja de Procesos. 143 
2.3.5.1 Estructura de la hoja de procesos 143 
Identificación y especificaciones generales 143 
Esquema gráfico 145 
Parámetros de corte 145 
BIBLIOGRAFÍA. 146 
SÍMBOLOS Y ABREVIACIONES 
A. Área transversal del cordón
Ar. Reducción de área 
B Bainita 
b: Ancho de la muela de esmeril 
Ceq.· Carbono equivalente 
d. Penetración o profundidad de pasada
E. Voltaje
Eequ.: Energía equivalente 
F: Carga 
Fu: Carga máxima 
f· Avance 
f' Avance por diente 
fr. Velocidad de avance 
HB: Dureza Brinell 
HSS: Acero rápido 
h: Altura del cordón de soldadura 
1: Intensidad de corriente 
j· Número de pasadas 
K. Constante
la: Recorrido anterior 
lu: Sobrerecorrido 
L. Longitud
LF: Línea de fusión 
M: Martensita 
MB: Metal base 
n: Número de revoluciones 
nm . Número de revoluciones de la muela de 
esmeril 
Pt: Perlita fina 
Pg: Perlita gruesa 
Pm: Perlita media 
Ps: Perlita esferoidal 
p: Penetración 
Q: Cantidad de metal fundido 
OcL- Cantidad de calor liberado 
R: Resistencia 
Su : Resistencia máxima a la tensión 
s: Ancho del cordón de soldadura 
t: Tiempo 
tm: Tiempo de maquinado o mecanizado 
v: Velocidad del proceso 
Z: Número de dientes de la fresa 
ZAC: Zona afectada por el calor 
p: 
11: 
a. 
't'oct.• 
y· = 
�o: 
 b: 
 f: 
 m· 
�p• 
Resistividad del material 
Eficiencia de la unión soldada 
Ferrita 
Esfuerzo de corte octahedral 
Austenita 
Diámetro 
Diámetro inicial 
Diámetro de la broca 
Diámetro de la fresa 
Diámetro de la muela de esmeril 
Diámetro previo 
INTRODUCCIÓN 
El presente trabajo constituye un resumen de los conceptos básicos y princ1p1os 
fundamentales de los procesos de manufactura de soldadura y mecanizado, adaptado para 
cubrir los objetivos del programa que se cubren en la última parte del curso Procesamiento 
de Metales; materia que se dicta en la Universidad Simón Bolívar como parte del plan de 
estudios de la carrera de Ingeniería de Materiales. 
Esta guía constituye una selección de la información que presentan algunos libros de 
texto con respecto a los temas mencionados, los cuales son referidos a lo largo de toda la 
presentación.La misma incluye los conceptos básicos, principios fundamentales y 
parámetros de operación de los procesos en cuestión, así como las aplicaciones, ventajas y 
limitaciones, desde el punto de vista del conformado óptimo de un producto, considerando el 
aspecto funcional, de producción y económico. 
Con esta edición de la guía "Procesamiento de Metales 11. Conceptos Básicos" se 
pretende que el estudiante tenga al alcance la información necesaria para conocer de una 
manera general ambos procesos de manufactura. Para una mayor profundidad, amplitud y 
detalle de los fundamentos que se encontraran en esta guía, se recomienda consultar las 
Referencias Bibliográficas que se encuentran en el capítulo final. 
7 
1. PROCESOS DE SOLDADURA
1 1 INTRODUCCIÓN 
Concepto 
La soldadura es un proceso de fabricación que consiste en la unión de dos piezas de material 
mediante las fuerzas atractivas fundamentales que mantienen a los átomos en su posición 
[1 ]. 
Notas históricas 
El proceso de soldadura se considera relativamente nuevo de acuerdo a como se practica 
actualmente, aunque sus orígenes se remontan a épocas antiguas. Alrededor del año 1000 
A.c., los egipcios y otros pueblos en el área oriental del Mediterráneo aprendieron a obtener 
la soldadura por forja. Como una extensión natural de la forja térmica, la usaron para fabricar 
armas, herramientas y otros implementos [2]. 
No fue sino hasta el siglo XIX que se establecieron las bases tecnológicas de la soldadura 
moderna. Durante este período se hicieron dos descubrimientos importantes atribuidos al 
científico Sir Humphrey Davy· el arco eléctrico y el gas acetileno, aunque la soldadura de 
oxígeno y gas combustible requirió el invento posterior de sopletes para combinar el acetileno 
y el oxígeno, lo cual sucedió a mediados de 1900 Alrededor del año 1801, cuando se inventó 
el generador eléctrico, fue cuando hubo la corriente eléctrica suficiente para sostener una 
soldadura con arco eléctrico. En un primer momento se utilizó un electrodo de carbono y 
posteriormente se desarrollo un proceso de soldadura con arco eléctrico utilizando un 
electrodo de metal. Con este último se agregó un metal de relleno a la unión soldada (el 
proceso de soldadura con arco eléctrico de carbono no deposita un metal de aporte). 
Entre 1885 y 1900, E. Thompson descubrió varias formas de soldadura por resistencia, entre 
las cuales se incluyen la soldadura por puntos y la soldadura engargolada, dos métodos de 
unión ampliamente utilizados en la actualidad en el procesamiento de láminas de metal [2]. 
La tecnología de la soldadura y la complejidad del equipo han tenido mejoras notables en las 
últimas décadas. La era espacial hizo surgir la necesidad de unir nuevos materiales que, 
hasta entonces, no se habían soldado. Conforme creció la necesidad de unir nuevos 
materiales, también hubo adelantos en la tecnología y equipos para soldarlos. Además se 
introducen en forma constante, en el campo de la soldadura, procesos y equipos para soldar 
cada vez con mayor rapidez, calidad y precisión [3]. 
Los procesos de soldadura con arco eléctrico, por resistencia, y con oxígeno y gas 
combustible mencionados, constituyen la mayoría de las operaciones de soldadura que se 
ejecutan actualmente. 
1.2. FUNDAMENTOS DE SOLDADURA 
La soldadura es un proceso de unión de materiales mediante el cual se fusionan las 
superficies en contacto de dos o más partes empleando convenientemente calor, presión o 
ambos e incluye reacciones físicas y químicas [2,3]. 
En la soldadura se suelen fundir o fusionar entre si bordes o superficies comunes (soldadura 
por fusión); pero se utilizan diversas técnicas para unir materiales aplicando calor, presión o 
ambos, sin que se fundan las piezas (soldadura sin fusión o de estado sólido). 
8 
La soldadura, cuando se aplica en la forma especificada, con procesos de fusión o sin fusión, 
produce una unión igual o más fuerte que las partes originales [3]. Con mayor frecuencia, la 
soldadura se realiza sobre partes hechas del mismo metal, pero es posible usar algunas 
operaciones para unir metales diferentes. En algunos se agrega un relleno o material de 
aporte para facilitar la fusión y mejorar las propiedades de la unión. 
Por lo general la soldadura se asocia con el ensamblaje de materiales metálicos, pero el 
proceso se utiliza también para unir plásticos. El siguiente capítulo se enfocará al análisis del 
proceso de soldadura para la unión de metales. 
Ventajas del proceso de soldadura 
La importancia comercial y tecnológica de la soldadura se deriva de lo siguiente: 
1 La soldadura proporciona una unión permanente en la cual las partes soldadas se 
convierten en una unidad. 
2. La unión soldada puede ser más fuerte que los materiales originales, siempre y
cuando se empleen materiales de aporte de mayor resistencia y se utilicen las 
técnicas de soldadura adecuadas.
3. En términos de costos de fabricación y empleo de materiales, la soldadura es el 
proceso de unión de partes más económico. Los métodos mecánicos alternativos de 
ensamble requieren alteraciones más complejas de las formas (por ejemplo, taladrado 
de orificios) y adición de sujeciones (remaches o tuercas). Por lo general, el ensamble
mecánico resulta más pesado que la soldadura correspondiente. 
4. La soldadura puede efectuarse en una instalación industrial así como en el campo de 
trabajo. Debido a la versatilidad del proceso de soldadura como técnica de 
ensamblaje para productos comerciales, muchas de sus operaciones se ejecutan en 
fábricas. Sin embargo, su acción no se limita a un solo lugar Muchos de estos 
procesos emplean equipos que se trasladan con facilidad permitiendo sus
operaciones en diferentes instalaciones y diversas industrias. 
Desventajas del proceso de soldadura
A pesar de las ventajas mencionadas, la soldadura también tiene ciertas limitaciones: 
1 La mayoría de los procesos de soldadura son manuales y en tal sentido requiere de 
mano de obra técnica calificada y certificada, lo cual eleva el costo de fabricación. 
2. Casi todos los procesos de soldadura requieren del uso de energía, lo cual conlleva
un riesgo implícito en su manejo y también eleva los costos de fabricación. Las altas 
temperaturas de los metales soldados durante el proceso son un peligro obvio y, en la 
soldadura con gas, los combustibles corren el riesgo de incendiarse. Las chispas,
salpicaduras de metal fundido, el humo y los vapores aumentan los riesgos asociados
con las operaciones de soldadura.
3. Dado el carácter permanente de la unión al ensamblar partes con soldadura, no se
recomienda el empleo de este proceso en productos que deban ser desensamblados
para reparación y/o mantenimiento. 
4. La unión soldada puede presentar defectos de calidad que reducen su resistencia y
que son difíciles de detectar por simple inspección visual.
1.3. TIPOS DE PROCESOS DE SOLDADURA 
El adelanto de la soldadura como método para unir piezas metálicas, tanto para fabricación 
como reparaciones, ha traído consigo una serie de nuevas máquinas, más y mejores 
9 
 -
- =-- - _ - - - - - - . ; ::r- -
- - - -_
--=- - - -
. 
- ----= 
suministros y mejoras en los procesos para soldar. Cada nuevo proceso resuelve una 
limitación, debilidad o problema de los procesos existente. 
Las principales diferencias en los procesos de soldadura y el equipo creado para este fin se 
relacionan con: 
• El uso y fuentes de calor para soldar
• El uso y fuentes de presión para soldadura.
• La forma como se protege el área de soldadura contra la contaminación por el aire del 
ambiente.
• El tipo de soldadura para el cual es adecuada la técnica.
La Sociedad Americana de Soldadura (AWS: American Welding Society) ha clasificado mas 
de cincuenta tipos de operaciones de soldadura distintas que utilizan diversos tipos o 
combinaciones de energía para producir la unión de partes. En tal sentido, los procesos de 
soldadura se pueden agrupar en dos categorías principales:soldadura por fusión y soldadura 
sin fusión o en estado sólido [2]. 
1.3.1. Soldadura en estado sólido 
La soldadura sin fusión o de estado sólido hace referencia a los procesos donde la unión de 
metales proviene de la aplicación de presión solamente, o una combinación de presión y 
calor donde este último lo genera una temperatura menor a la de fusión de los metales a unir 
En esta categoría no se utiliza metal de aporte (3]. 
El principio de la soldadura en estado sólido se demuestra mejor con el siguiente ejemplo. Si 
se ponen dos superficies limpias en contacto atómico entre sí bajo la presión suficiente (y sin 
películas de óxido u otros contaminantes) forman ligas y producen una unión fuerte [4] 
Al aplicar calor externo, la liga mejora por difusión. Los pequeños movimientos interfaciales 
en las superficies que se tocan durante la unión, rompen las capas de óxidos y generan 
superficies nuevas y limpias. 
Fundamentos de la soldadura en estado sólido 
La soldadura sin fusión se realiza a menores temperaturas que aquellas con fusión, por lo 
tanto, la dilatación, contracción y oxidación del metal no constituyen un problema tan serio; y 
dejan de serlo en el caso que la soldadura se realice a temperatura ambiente aplicando 
solamente presión. 
Por el contrario, la limpieza de las. superficies a soldar constituye un punto importante que no 
se debe descuidar Las superficies a unir deben estar limpias y libres de herrumbres y 
cuerpos extraños antes de empezar la soldadura. Una de las formas de eliminar estas 
impurezas en este tipo de soldaduras es mediante la deformación, aunque también se 
emplea con frecuencia un método más sencillo que es el cepillo de alambre, el cual se 
prefiere a la limpieza química ya que esta última deja una película o residuo perjudicial para 
una buena soldadura [3]. 
os tipos básicos de soldadura sin fusión o en estado sólido son [3]: 
1 Soldadura por forjado 
2. Soldadura por fricción
3. Soldadura en frío
4. Soldadura por difusión
5. Soldadura ultrasónica
6. Soldadura explosiva, y
10 
7 Soldadura por resistencia eléctrica. 
1.3.1.1. Soldadura por forja 
La soldadura por forjado, es la más antigua. En ella, las juntas de la unión de las piezas de 
trabajo se calientan, en una fragua, con uniformidad hasta que su temperatura permite 
cambiarles la forma con facilidad. En este momento, se sacan las piezas de la fragua y se 
superponen para soldarlas. Luego, se aplica presión hasta lograr la unión de las piezas. Esta 
presión puede aplicarse martillando en un yunque (soldadura a martillo), comprimiendo entre 
dados (soldadura a matriz) o laminando con rodillos (soldadura por laminación). La soldadura 
por laminación se utiliza mucho para revestir láminas metálicas, aplicando presión mediante 
rodillos hasta que se unen el material de revestimiento y el de base, previamente 
"emparedados" [3]. 
El calentamiento es crítico en la soldadura por forjado y debe mantenerse uniforme para 
lograr una adhesión pareja de las superficies, las cuales si no están lo suficientemente 
calientes, no se unirán entre sí El sobrecalentamiento o quemadura de las superficies 
produce una superficie áspera, quebradiza y de poca resistencia. 
La unión para este tipo de soldadura debe estar limpia y libre de óxidos o incrustaciones. 
Cuando se caliente un metal, éste reacciona con el oxígeno del aire y se forman óxidos en su 
superficie que entorpecen la unión de las piezas. Para eliminar y evitar la oxidación de las 
superficies, se utiliza un fundente como el bórax. 
Pueden soldarse metales ferrosos y no ferrosos por forjado. El diseño debe permitir el 
contacto total de las superficies que se van a soldar y, a veces, tienen una superficie 
ligeramente convexa. 
1.3.1.2. Soldadura por fricción 
La soldadura por fricción, SF (FRW en inglés), es un proceso sencillo en el cual la 
coalescencia se produce por el calor de la fricción de las superficies en contacto [2]. Consiste 
en hacer girar, con alta velocidad, una de las piezas a soldar mientras la otra está 
estacionaria, como se observa en la figura 1 1 Las fuerzas de fricción elevan la temperatura 
(a un valor por debajo de la temperatura de fusión) de las superficies en contacto hasta 
alcanzarse el valor necesario para soldar, se detiene la pieza rotatoria y se prensan las dos 
piezas con una presión alta. Por lo general las piezas se calientan en unos pocos segundos y 
las uniones se realizan con gran rapidez. Por este método, las piezas se unen en la totalidad 
de su superficie de contacto, lo cual produce una unión muy fuerte [3]. 
La soldadura por fricción se utiliza para unir diversos tipos de aceros, metales no ferrosos o 
disímiles, como cobre con aluminio, latón con acero, entre otros. Los usos actuales de este 
tipo de soldaduras incluyen la unión de ejes en las cajas de dirección, vástagos con cabezas 
de válvulas, engranajes en sus cubos, brocas con sus vástagos, semiejes (flechas laterales) 
en cubo o engranajes y muchos otros. 
1.3.1.3. Soldadura en frío 
La unión de dos metales mediante la aplicación de presión solamente, se denomina 
soldadura en frío. En este tipo de soldaduras, los metales se colocan a tope y se aplica una 
presión alta en la unión hasta que se fusionen las piezas [3]. 
El contacto se logra inicialmente en los puntos más altos. Al aplicar presión, el metal se 
deforma plásticamente y los óxidos, que son frágiles, se fragmentan permitiendo el contacto 
metal-metal; el área de contacto de los granos aumentará a medida que la presión ejercida 
11 
sobre la superficie aumente. Si la presión es suficientemente grande, se deformarán las 
asperezas a través de toda la superficie hasta que las piezas entren en contacto íntimo total. 
Cuando esto ocurre, se produce la soldadura con una mayor resistencia que el metal original 
como consecuencia de la alta deformación ocurrida en la misma. Se recomiendan presiones 
mayores al 10% del esfuerzo de fluencia del material [5]. La presión para la soldadura en frío 
depende del espesor, superficie de soldadura y tipo de metal. Para soldaduras de aluminio en 
frío se emplean presiones aproximadas de 28.000 Kg/cm2 y valores tres veces mayores para 
soldar cobre en frío [3]. 
Porción 
rotatoria 
(1) 
Rotación detenida F 
mientras se _ . . 
aplica una fuerza 
Porción no 
rotatoria 
Axialmente 
- m ó v i l
(2) 
Establecimiento 
� de contacto entre 
las partes para 
1 - desarrollar fricción 
(4) 
Figura 1.1. Soldadura por fricción. (1) Partes sin contacto; (2) contacto entre las partes para 
generar calor por fricción; (3) rotación detenida y aplicación de presión axial y (4) soldadura 
creada [2]. 
Cualquier metal con suficiente plasticidad para fluir y no volverse quebradizo con la presión, 
puede soldarse en frío. Pueden soldarse aluminio, cobre, plomo casi puro, zinc, plata, oro, 
cadmio y la mayoría de sus aleaciones. 
Los metales para soldadura en frío se deben limpiar con cepillo de alambre justo antes de 
soldar 
Esta soldadura tiene su mayor aplicación para unir alambres y para fijar alambres en láminas 
metálicas delgadas. Además, pueden unirse recipientes sensibles al calor y envases de 
aluminio para alimentos y bebidas. Las piezas que se dañan con facilidad con el calor, como 
el semiconductor utilizado en la fabricación de transistores y diodos, pueden soldarse en frío, 
sin el peligro del calor, llamas o chispas de soldaduras de otro tipo. 
1.3.1.4. Soldadura por difusión 
En la soldadura por difusión, SO (DFW en inglés), la unión se basa en el fenómeno 
metalúrgico del desplazamiento de los átomos de una pieza de metal a la otra. Este 
movimiento atómico sólo es posible si las piezas están absolutamente limpias y ajustan con 
precisión La difusión de átomos es más rápida a elevadas temperaturas, por lo cual esta 
soldadura se realiza a altas temperaturas pero menores a la de fusión de los metales a unir, 
aproximadamente de unos 0,5 Tr, donde Tt es la temperatura de fusión del metal en escala12 
absoluta. También se utiliza la presión para que las superficies queden apretadas una contra 
otra [3]. 
La interfase que se une por difusión tiene esencialmente las mismas propiedades físicas y-
mecánicas que el metal base [4]. 
Aunque este proceso se desarrolló en la década de 1970, ha llegado a ser tecnología 
moderna de soldadura, pero el principio de difusión data de hace varios siglos, cuando los 
joyeros ligaban oro sobre cobre para obtener la chapa de oro. Primero se produce una capa 
delgada de hoja de oro martillándola; después se pone el oro sobre el cobre y se coloca una 
pesa sobre el conjunto. Por último, el conjunto se coloca en un horno donde se deja hasta 
haber formado una unión fuerte. 
La unión por difusión se adapta para unir metales disímiles. Como la difusión implica 
migración de los átomos a través de la unión, este proceso de soldadura es más lento que 
otros. Aunque la soldadura por difusión se usa para fabricar partes complicadas en pocas 
cantidades, para la industria aeroespacial, nuclear y electrónica se ha automatizado para 
adecuarla y hacerla económica para producción en escala moderada. 
Con la soldadura por difusión se sueldan muchos metales que antes se creía imposible unir 
Pero no todos los metales pueden soldarse con ella, porque su movimiento atómico es lento 
y limita la difusión que pudiera ocurrir Las uniones por difusión pueden ser tan fuertes como 
el metal base o quizá débiles y quebradizas. 
1.3.1.5. Soldadura ultrasónica 
La soldadura ultrasónica, SU (USW en inglés), se realiza aplicando una presión moderada 
entre las partes y un movimiento oscilatorio a frecuencias ultrasónicas en una dirección 
paralela a las superficies en contacto para producir la coalescencia, como se observa en la 
figura 1.2. La combinación de las fuerzas normales y vibratorias produce intensas tensiones 
que remueven las películas superficiales y hacen posible la unión atómica en la superficie de 
los metales. En esta soldadura no se necesitan fundentes, metal de aporte ni calor [2]. 
El movimiento oscilatorio se transmite a la parte de trabajo superior mediante un sonotrodo 
que está acoplado a un transductor ultrasónico. Este dispositivo convierte la energía eléctrica 
en un movimiento vibratorio de alta frecuencia. Las frecuencias comunes utilizadas son de 15 
a 75 kHz, y las amplitudes varían de O, 18 a O, 13 mm. 
Prácticamente todos los metales ferrosos y no ferrosos pueden unirse con soldadura 
ultrasónica. La mayoría de sus aplicaciones industriales son para hojas y piezas delgadas de 
metales. También incluyen terminación y empalmado de cables en las industrias eléctrica y 
electrónica, así como diversas tareas de ensamble de otras partes pequeñas en la industria 
automotriz. 
1.3.1.6. Soldadura por explosión 
La soldadura explosiva se utiliza para unir placas de metal "emparedadas" o para revestir una 
lámina o placa con otra, mediante la energía de una explosión. El material explosivo se 
coloca alrededor de las dos piezas, como se observa en la figura 1 .3. Cuando se detona el 
material, las ondas de calor se disipan a través de las superficies a unir y hacen que las 
piezas queden soldadas. La soldadura por explosión es muy peligrosa y sólo debe ser 
realizada por operadores certificados [3]. 
Todos los métodos descritos son procesos en los cuales el metal base no se funde. Tienen 
cada vez más aplicaciones en las industrias aeroespaciales y de componentes electrónicos. 
13 
•
La mayoría de estos procesos tienen ventajas debido principalmente a las temperaturas 
bajas requeridas para su ejecución. Algunas ventajas incluyen. 
• Alta eficiencia.
• Oxidación reducida.
• Poca contracción o grietas por calor
• Control preciso de las variables presión, tiempo y temperatura.
• La unión es en toda la superficie de contacto.
• Los metales desiguales se unen con facilidad.
Masa 
(a) 
Transductor 
ultrasónico 
Partes que se 
van a soldar 
- - - - Y u n q u e
Punta de 
sonotrodo 
¡ : . i . n t e 
Movimiento 
vibratorio 
Yunque 
(b) 
Figura 1.2. Soldadura ultrasónica. (a) Disposición general para una unión solapada y 
(b) acercamiento del área soldada [2]. 
Las desventajas principales de estos procesos de soldadura en estado sólido son: 
• Están limitados a piezas delgadas o configuraciones especiales
• Las uniones se deben hacer con tolerancias precisas
Detonador - E Explosivo 
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Soldad"ra 
Placa de 
soporte 
(1) (2) 
Figura 1.3. Soldadura por explosión· (1) disposición de la configuración y (2) durante la 
detonación de la carga explosiva [2]. 
1.3.1.7. Soldadura por resistencia eléctrica 
En la soldadura por resistencia, se produce la coalescencia de las piezas a unir mediante 
presión y calentamiento producido por el paso de una corriente eléctrica a través del área que 
se va a soldar Estos procesos tienen grandes ventajas, como por ejemplo no requerir 
electrodos consumibles, gases de protección o fundentes. La mayoría del calor se origina en 
14 
la superficie de contacto de los dos elementos donde la resistencia es mayor El calor 
liberado, OcL, se controla mediante la siguiente relación [5,6]: 
OcL = k R l2 t (1) 
donde k es una constante menor que 1 para compensar la pérdida por calor, R es la 
resistencia eléctrica total, 1 es la intensidad de corriente y tes el tiempo. 
La resistencia está relacionada con la resistividad del material y la zona de contacto, de 
acuerdo con [5]: 
L 
R = p -
A 
(2) 
donde pes la resistividad del material, la cual aumenta con la temperatura; L es su longitud y 
A es su área. A medida que aumenta la temperatura, aumenta la resistencia de la intercara y 
por lo tanto el calor generado. 
El aumento real de la temperatura en la unión depende del calor específico y de la 
conductividad térmica de los metales que se van a unir Por ejemplo, metales como aluminio 
y cobre tienen gran conductividad térmica por lo que requieren altas concentraciones de 
calor Tanto los metales similares como los disímiles se pueden unir con este tipo de 
soldaduras. La magnitud de la corriente en las soldaduras por resistencia puede llegar hasta 
100.000 A, aunque el voltaje sólo es de 0,5 a 1 O V en el caso normal [4]. 
Los procesos de soldadura por resistencia requieren maquinaria especializada, muchas de 
las cuales funcionan con control computarizado programable. En general, no son portátiles y 
el proceso se adapta principalmente a las plantas manufactureras y a los talleres de 
maquinarias. La destreza requerida por el operador es mínima. 
El proceso requiere dos electrodos enfriados por agua que se aprietan contra los materiales 
de trabajo y una corriente que pasa a través de los mismos [5]. 
La soldadura por resistencia incluye procesos tales como: 
1 Soldadura por puntos. 
2. Soldadura por resistencia eléctrica a tope.
3. Soldadura de costura.
4. Soldadura por resistencia de alta frecuencia.
Soldadura por puntos
La soldadura por puntos es el proceso de soldadura por resistencia más sencillo, de uso más 
frecuente y el más apropiado para unir dos o más láminas metálicas. En este proceso las 
puntas de dos electrodos opuestos, cilíndricos (o cónicos) sólidos tocan una unión solapada 
en dos láminas metálicas y el calentamiento por resistencia produce un punto de soldadura, 
como se observa en la figura 1.4. Para obtener una buena unión en el botón de soldadura, se 
aplica presión hasta que se elimina la corriente. 
El punto de soldadura tiene en general de 6 a 1 O mm de diámetro. Las corrientes van de 
3.000 a 40.000 A y su valor depende de los materiales que se sueldan y de sus espesores. 
Los electrodos son normalmente cónicos y el diámetro de sus extremos es de 
aproximadamente5-../h, donde h es el espesor de la lámina, para obtener un tamaño 
razonable del botón de soldadura; se enfrían con agua para mantener baja la temperatura [6]. 
Los principales parámetros del proceso son corriente, tiempo y presión, los cuales deben ser 
mutuamente ajustados y coordinados dependiendo del material y la geometría. Para el acero 
15 
de bajo carbono, los valores típicos oscilan entre 300 y 400 A, O, 15 y 1 s; y entre 70 y 100 
N/mm2 , respectivamente. 
La soldadura por puntos se puede hacer mediante un par o varios pares de electrodos y la 
presión necesaria se aplica por métodos mecánicos o neumáticos [4]. 
La soldadura por puntos se usa mucho en la fabricación de piezas con láminas metálicas. 
Entre los ejemplos se puede citar la fijación de manijas a utensilios de cocina de acero 
inoxidable hasta la soldadura de puntos de silenciadores de automóviles, como se observa 
en la figura 1.5. 
(a) 
f1111 
Se conecta 
la corriente 
Se aplic.u Sin comente, 
la presión con presión 
Electrodo 
(b) Punta del electrodo " - - - .
Electrodo - - + - + -
Electrodos 
f 1 
/ � t o de soldadura 
� Unión traslapada 
Se quita la presión 
Zona :lfectada por el calor 
Figura 1.4. (a) Secuencia en la soldadura de puntos por resistencia. (b) Sección transversal 
de una soldadura por puntos, mostrando el botón de soldadura y la penetración del electrodo 
en las superficies de la lámina [4]. 
Soldadura por resistencia eléctrica a tope 
En la soldadura a tope por resistencia eléctrica, el calor se genera mediante un arco entre los 
extremos de las dos piezas que comienzan a hacer contacto y producen una resistencia 
eléctrica en la unión. Cuando se alcanza la temperatura adecuada y la interfase comienza a 
reblandecerse, una fuerza axial se aplica en forma controlada y se forma una soldadura por 
deformación plástica (recalcado) de la unión. Algo de metal (rebaba) es expulsado de la 
unión en forma de una lluvia de chispas, durante el proceso [4]. 
Durante esta operación se expulsan las impurezas y contaminantes, por lo que la calidad de 
la soldadura es buena. La unión se puede maquinar después para mejorar su apariencia. Las 
máquinas para soldar a tope por resistencia eléctrica suelen ser automatizadas y grandes, 
con fuentes de poder desde 1 O Kw a 1500 Kw. 
El proceso de soldadura por resistencia eléctrica a tope es adecuado para unir metales afines 
y no afines de 0,2 a 25 mm de espesor, y para unir barras de hasta 75 mm de diámetro. Entre 
las uniones características están la unión de tubos y formas tubulares para muebles y 
ventanas metálicas, como se observa en la figura 1.6 También para soldar los extremos de 
rollos de lámina o alambre en laminadoras continuas y para alimentar equipos de trefilado de 
16 
§ 
alambre. Una vez establecidos los parámetros adecuados del proceso, la destreza requerida 
en el operador es mínima. 
Figura 1.5. (a) y (b) Olla y silenciador 
de automóvil soldados por puntos. (c) 
Máquina automática de soldadura por 
puntos con un autómata programable. 
La punta de soldar se puede mover en 
tres direcciones principales [4]. 
(a) Arco 
t 
(e) 
(e) 
( h ) 
(b) 
(d) 
-1111----
Mal Bien 
Figura 1.6. (a) Proceso de soldadura por resistencia eléctrica a tope para unir varillas 
sólidas o piezas tubulares. (b) y (c) Piezas características producidas por soldadura por 
resistencia eléctrica a tope. (d) Lineamientos de diseño para soldadura por resistencia 
eléctrica a tope [4]. 
Soldadura de costura 
En muchas aplicaciones es necesario obtener una soldadura continua de las láminas. Esto 
puede lograrse en la soldadura de costura, donde se hace una serie continua de uniones por 
puntos. En este tipo de soldadura por resistencia, los electrodos se sustituyen por ruedas o 
rodillos giratorios, como se observa en la figura 1 7 Los rodillos conductores eléctricos usan 
un suministro continuo de corriente alterna y producen un punto de soldadura cuando la 
17 
- - - - - - _
- -: =--=-- - = --- - -- - - - - - - -
- 
- = -
- - ==-
-
corriente alcanza un valor lo suficientemente alto en el ciclo de la corriente alterna. Estos 
puntos se forman en el traslape de la unión y forman una costura continua, produciendo una 
soldadura hermética a líquidos y gases, como se observa en la figura 1 7 [4]. 
Si sólo se aplica corriente intermitente a los rodillos, se puede obtener una serie de puntos a 
intervalos especificados a lo largo de la unión, este procedimiento se denomina soldadura de 
puntos con rodillo. 
Soldadura por resistencia de alta frecuencia 
La soldadura por resistencia con alta frecuencia se parece a la de costuras, pero se emplea 
corriente de alta frecuencia (hasta 450 KHz). Una aplicación normal es la producción de tubo 
soldado a tope, donde se conduce la corriente a través de dos contactos deslizantes en los 
bordes de los tubos laminados, lo cual se conoce como soldadura de engargolados de tubos. 
Los bordes calientes se prensan entre sí por un par de rodillos de presión, como se muestra 
en la figura 1.8 [4]. 
En otro método, el tubo ya formado se somete a calentamiento por inducción de alta 
frecuencia. También se pueden fabricar por este método perfiles estructurales, como por 
ejemplo vigas I, soldando las almas y los patines hechos con placas largas y planas. El tubo 
en espiral y los tubos aletadas (para intercambiadores de calor) se pueden hacer con esta 
técnica. 
Figura 1.7. (a) Proceso de 
soldadura de costura, 
donde rodillos rotatorios 
funcionan como 
electrodos. 
(b) Traslape de puntos en 
una soldadura por
costura. (c) Soldadura de 
puntos con rodillos. (d)
Tanque de gasolina
soldado por resistencia
[4]. 
(a) 
(e) 
1.3.2. Soldadura por fusión 
(b) 
Electrodos de rodillo 
Electrodo de rodillo 
Puntos de soldadura 
Se define a la soldadura por fusión como la fusión y coalescencia mutuas de los materiales 
mediante el calor Los procesos de soldadura por fusión utilizan calor para fundir los metales 
originales y producir la unión. En muchos de ellos se añade un metal de aporte a los metales 
originales fundidos para facilitar el proceso, aportar volumen y mejorar la resistencia de la 
unión soldada. Una operación de soldadura por fusión en la cual no se utiliza metal de aporte 
se denomina soldadura autógena [2]. 
Cuando se enfría la unión, el material que se derritió se solidifica y suelda las piezas entre sí 
Los cambios físicos de fusión y solidificación son necesarios en la soldadura; no obstante van 
18 
acompañados de otras reacciones físicas, la mayoría indeseables, que se deben controlar 
durante la soldadura, a fin de obtener uniones satisfactorias [3]. 
Engargolado 
para 
soldadura 
(a) 
Tubofonnado 
+ - Rollo de alta 
frecuencia 
Rodillo de presión 
(b) 
Figura 1.8. Soldadura de engargolado de tubos mediante: (a) Soldadura por 
resistencia de alta frecuencia y (b) soldadura por inducción de alta frecuencia [2]. 
Fundamentos de la soldadura por fusión 
El tamaño exacto de una soldadura por fusión depende de la temperatura a la cual se realiza 
el proceso y, por lo tanto, de la temperatura de fusión de la pieza. Cuando aumenta la 
temperatura de la pieza, se dilata o expande; cuando disminuye, se contrae. La dilatación 
suele ser mayor en metales y plásticos, materiales que suelen unirse con soldadura. 
El coeficiente de expansión térmica varía según el metal, lo cual ocasiona problemas al 
soldar metales desiguales, cuando éstos se unen y se calientan, una pieza de metal se dilata 
con más rapidez que la otra y ocasiona que las piezas se comben o doblen, como se observa 
en la figura 1.9. Esta combadura ocurre cuando se enfrían los dos metales unidos por calor, 
como en el caso de la soldadura por fusión, donde uno de los metales se contrae con más 
rapidez que el otro, ocasionando esfuerzos internos en la unión y combadura de las piezas. 
Cuando los espesores de las piezas a unir son diferentes, la piezamás gruesa se enfría con 
lentitud y se contrae después que se ha enfriado y contraído la más delgada. Esto exige en 
las uniones en "T", por ejemplo, que las piezas se unan con un ángulo mayor al deseable y 
se aprovecha la combadura normal para que las piezas queden con el ángulo necesario 
cuando se enfría la unión, como se muestra en la figura 1 1 O [3]. 
Metal con menor 
coeficiente de 
expansión térmica 
mayor 
coeficiente de 
expansión 
térmica 
Figura 1.9. Combadura de metales 
desiguales que han sido soldados [3]. 
Antes de soldar 
Después de soldar 
Figura 1.1 O. Tolerancia para la combadura de 
los metales en unión "T" [3]. 
19 
• 
El problema de la combadura, a menudo, se puede reducir o eliminar si se deja un claro en la 
unión para soldadura por fusión o con precalentamiento (antes de soldar) para secciones 
gruesas y post calentamiento (después de soldar) para secciones delgadas de los metales 
que se sueldan 
Otro de los problemas que se presenta con frecuencia en las soldaduras, en general, es que 
las superficies metálicas no son planas ni limpias; se encuentran compuestas de valles y 
crestas con una altura promedio de 200 mil capas atómicas. Los átomos superficiales son 
capaces de atraer otros átomos debido a que no están rodeados completamente. Para lograr 
la soldadura de dos piezas metálicas, es necesario remover cualquier capa no metálica de 
las superficies que entrarán en contacto. Esto se puede realizar de dos maneras: en las 
soldaduras por fusión, combinando las capas no metálicas con alguna sustancia 
(denominada fundente) que haga que la mezcla sea de menor densidad que la del metal 
fundido para que flote y sea separada de la soldadura; y en las soldaduras sin fusión, 
mediante la destrucción de estas capas no metálicas por deformación (ver figuras 1 11 y 
1 12) [5]. En las figuras 1 11 y 1 12, Sy representa la resistencia a la fluencia de los metales y 
F¡ representa las diferentes magnitudes de la fuerza aplicada. 
F¡ Ac = s.,. =O 
(a) (b) 
F:, 
Ac == s == A:¡ :, 
(e) 
Figura 1.11. Esquema de superficies limpias, en vacío, bajo diferentes cargas. En (a) la 
fuerza es cero y el área de contacto (Ac) es cero. En (b) la fuerza es moderada y el área Ac es 
una pequeña fracción del área total A1 En (e) la fuerza es suficientemente grande para 
deformar la superficie completa y el área de contacto es igual al área proyectada A3 [5]. 
En la soldadura por fusión, la afinidad y capacidad de adsorción de oxígeno por parte de los 
metales a soldar que se encuentran a elevadas temperaturas es muy grande, produciendo 
óxidos quebradizos indeseables en la unión. En tal sentido, debe protegerse la unión del aire 
atmosférico hasta que ésta se enfría. Esta protección puede darse de diferentes maneras, 
pero el uso de un "escudo" de gas inerte suele ser la más común [3]. 
La soldadura por fusión requiere de una fuente apropiada de energía que pueda producir 
efectivamente una fusión localizada y un método adecuado para proteger el metal fundido 
contra la contaminación y para limpiar la unión con efectividad. Las restricciones en la 
selección de una fuente de energía son principalmente su capacidad para proporcionar un 
calentamiento local controlable a la temperatura correcta y la aplicabilidad a las diferentes 
20 
_ , . _ . - ·-- - - - = -
- = - - - . - : : : : : : : : . . = . _ _ _
---=---
_ - -------=---= -
- --=::__;=-_--= - _ -
geometrías durante la soldadura. Los tipos de energía más usados son la eléctrica y la 
química, aunque pueden usarse otros tipos [6]. 
1 1 ( 
Metal 
Oxido 
gas 
adsorbido 
a1 <a3 
(a) 
l.Oll 
·tF 
Óxidos en contacto 
( b ) 
; t 1 
en 
contacto 
(e) 
Metales 
en 
contacto 
Figura 1 12. Esquema de superficies al aire bajo diferentes cargas. En (a) la fuerza es 
cercana a cero y no hay área contacto entre las películas de óxido. En (b) la fuerza es 
moderada y existe contacto entre las películas de óxido en las crestas, donde la fuerza 
elástica pudo haber separado las películas de humedad. En (c) el metal se ha deformado lo 
suficiente para fracturar las películas de óxido y la nueva superficie de los metales es 
expuesta con algunos contactos metal-metal [5]. 
La soldadura por fusión comprende los procesos de soldadura mas utilizados a nivel 
industrial y se puede clasificar en los siguientes grupos [2]: 
1 Soldadura con oxígeno y gas combustible, SOGC (OFW en inglés), en la cual se 
utiliza una mezcla de oxígeno con algún gas combustible, como el acetileno, con el 
propósito de generar una llama para fundir el metal original y el metal de aporte en 
caso de que se utilice. 
2. Soldadura con arco eléctrico, SAE (AW en inglés), la cual hace referencia a aquellos
procesos en los cuales el calentamiento de los metales se produce mediante un arco
eléctrico. La mayoría de ellos emplea metal de aporte y ocasionalmente pueden
emplear presión para facilitar el proceso.
3. Otros procesos de soldadura por fusión que incluyen la soldadura con haz de 
electrones y la soldadura con rayo láser
1.3.2.1. Soldadura con oxígeno y combustibles gaseosos
La soldadura con oxígeno y combustible gaseoso, o soldadura de oxicombustible, es un 
término general para describir cualquier proceso de soldadura que use un gas combustible 
con oxígeno para producir una llama. Esta llama es la fuente de calor para fundir los metales 
de la unión. El proceso más común de este tipo de soldaduras, emplea el combustible 
acetileno, se conoce como soldadura con oxiacetileno, y se usa mucho para la fabricación de 
lámina metálica estructural, carrocerías de automóviles y diversos trabajos de reparación. Se 
desarrollo a principios de la década de 1900, y usa el calor generado por la combustión de 
acetileno gaseoso, C2H2, mezclado con oxígeno [4]. 
21 
El calor se genera de acuerdo con un par de reacciones químicas. El proceso de combustión 
primaria que se efectúa en el cono interior de la llama (ver figura 1 13) es el siguiente: 
(3) 
Esta reacción disocia el acetileno y forma monóxido de carbono e hidrógeno; produce 
aproximadamente la tercera parte del calor generado en la llama. El proceso de reacción 
secundaria es: 
(4) 
Esta reacción es el quemado posterior del hidrógeno y el monóxido de carbono, y produce 
aproximadamente las dos terceras partes del calor total. Las temperaturas que se desarrollan 
en la llama, como resultado de estas reacciones, pueden llegar a los 3300 ºC. Nótese que la 
reacción del hidrógeno con el oxígeno produce vapor de agua. 
(a) Llama neutra 
2100 ºC (3800 ºF) 
1260 ''C (2300 ºF) 
t t 
Cono interno Envolvente 
3040 a 3300º C (5500 a 6000º F) cx1ema 
(b) Llama ox.idante 
Envolvente ex tema 
(pequeña y delgackl) 
1 
1 '
1 
Cono interno 
(en puma) 
(e) Llama 1:arburizantc o reductora 
Pluma de aceLileno 
l 
Cono interior brillanle Envolvcn1c 
y luminoso azul 
Figura 1.13. Tres tipos básicos de llamas de oxiacetileno usadas en operaciones de 
soldadura y corte: (a) llama neutra, (b) llama oxidante y (c) llama carburizante o reductora. 
La mezcla en (a) es básicamente de volúmenes iguales de oxígeno y acetileno [4]. 
Tipos de llamas 
Un factor importante en la soldadura con oxiacetileno es las proporciones de acetileno y 
oxígeno en la mezcla de gas. A una relación de 1 1, cuando no hay exceso de oxígeno, se 
considera que se produce una llama neutra, como la mostrada en la figura 1 13 (a) [4]. 
Con mayor suministro de oxígeno, se transforma en una //ama oxidante, como la mostrada en 
la figura 1 13 (b ). Esta llama es perjudicial, en particular para los aceros, porque los oxida. 
Esta llama se prefiere en el cobre y sus aleaciones porque forma una capa protectora 
delgada de escoria sobre el metal fundido. Sí la relación es deficiente, la llama es reductora o 
carburante, como la mostrada en la figura 1 13 (c). La temperatura de una llama reductora, 
que contiene exceso de acetileno, es menor por lo cual es adecuadapara aplicaciones que 
requieran poco calor 
En la soldadura con oxígeno y gas combustible, se pueden emplear otros gases como 
hidrógeno y metilacetileno o propadieno. Las temperaturas obtenidas con estos gases son 
22 
bajas y, en consecuencia, se usan para soldar metales con bajo punto de fusión, como el 
plomo, o piezas delgadas y pequeñas. La llama con gas hidrógeno puro es incolora y por lo 
tanto difícil de ajustar a simple vista. Algunos de los gases más empleados se presentan en 
la tabla 1 1 [2]. 
Metales de aporte 
Los metales de aporte se utilizan para suministrar material adicional a la zona de soldadura 
durante la operación. Se consiguen en varilla o alambres de metales compatibles con los que 
se van a soldar Estas varillas de aporte consumibles pueden ser desnudas o estar 
recubiertas con fundente [4]. 
Tabla 1 1 Gases usados en la soldadura y corte con oxígeno y gas combustible, con 
temperaturas de llama y calores de combustión (2). 
Combustible Temperatura ª Calor de combustión 
ºF ºC Btu/pie3 MJ/m3 
Acetileno (C2H2) 5589 3087 1470 54,8 
MAPP (C3H4) b 5301 2927 2460 91,7 
Hidrógeno (H2) 4820 2660 325 12, 1 
Propileno (C3H6) e 5250 2900 2400 89,4 
Propano (C2Ha) 4579 2526 2498 93,1 
Gas natural 4600 2538 1000 37,3 
ª Se comparan las temperaturas neutrales de la llama, debido a que es la más usada en soldadura 
b MAPP es la abreviatura comercial para el metilacetileno-propadieno. 
e El propileno se usa principalmente en el corte con llama. 
El objeto del fundente es retardar la oxidación de las superficies de las piezas que se están 
soldando, generando una protección gaseosa a su alrededor También ayuda a disolver y 
eliminar óxidos y otras sustancias en la pieza, por lo cual contribuye a la formación de una 
unión más resistente. La escoria que se forma, protege al pozo de metal fundido contra la 
oxidación hasta que se enfríe. 
Práctica y equipo de soldadura 
Se puede usar la soldadura con oxígeno y combustible gaseoso en la mayoría de los metales 
ferrosos y no ferrosos, para casi cualquier espesor o pieza; pero la producción relativamente 
baja de calor limita la práctica de este proceso a espesores menores de 6 mm. 
El equipo para soldadura con oxígeno y combustible gaseoso consta básicamente de un 
soplete (disponible en varios tamaños y formas) conectado con mangueras a cilindros de gas 
de alta presión que tienen manómetros y regulador, como se observa en la figura 1 14. Es 
esencial usar equipo de seguridad, como gafas con lentes de sombra, caretas, guantes y 
ropa de protección. 
Los pasos básicos del proceso de soldadura con oxígeno y gas combustible se resumen a 
continuación [4]: 
1 Preparar los bordes que se van a unir y establecer y mantener su posición correcta 
usando prensas y soportes. 
2. Abrir la válvula del acetileno y encender el gas en la punta del soplete. Abrir la válvula
del oxígeno y ajustar la llama para la operación (ver figura 1 14). 
23 
3. Sostener el soplete a unos 45 º con respecto al plano de la pieza, con la llama interior
cerca de la pieza y la varilla de aporte a unos 30 o 40 º (ver figura 1 15). 
4. Tocar la unión con la varilla de aporte y controlar su movimiento a lo largo de la unión 
observando la rapidez de fusión y de llenado de la unión. 
Un factor importante en la seguridad es la conexión correcta de las mangueras a los cilindros, 
por lo cual los cilindros de acetileno y oxígeno tienen roscas distintas para evitar las 
conexiones erradas. Los cilindros de gas deben anclarse con firmeza y no se deben dejar 
caer ni manejar con descuido. 
Figura 1.14. (a) Vista general de 
un soplete para soldadura con 
oxiacetileno. (b) Sección 
longitudinal del soplete. Se abre 
primero la válvula de acetileno y el 
gas se enciende con un chispero. A 
continuación se ajustan la válvula 
de oxígeno y la llama. (c) Equipo 
básico para soldar con oxígeno y 
gas combustible. En general, los 
reguladores de oxígeno se pintan 
de verde y los de acetileno de rojo 
[4]. 
Base metal 
(a) 
(b) 
(e) 
Mezclador Boquilla 
1 
Oxígeno Tuerca unión Mezclador Boquilla 
Reguladores 
de go..s 
"· 
"-Llama 
Metal soldado solidificado 
Figura 1.15. Una operación 
típica de soldadura con 
oxiacetileno (OAW) [2]. 
El bajo costo del equipo para este tipo de soldaduras, suele ser uno de sus mayores 
atractivos. Aunque se puede automatizar, esta operación es esencialmente manual y por 
consiguiente lenta. Se usa mucho para trabajos de fabricación y reparación. Son esenciales 
la capacitación y destreza adecuadas del operador 
1.3.2.2. Procesos de soldadura con Arco 
En la soldadura con arco, desarrollada a mediados de 1800, el calor que se requiere se 
obtiene de la energía eléctrica. El proceso puede implicar el empleo de un electrodo 
24 
consumible o uno no consumible (varilla o alambre). Se produce un arco entre la punta del 
electrodo y la pieza que se va a soldar, mediante una fuente de poder de corriente alterna o 
corriente continua. Este arco produce temperaturas de unos 30.000 ºC, mucho mayores que 
las desarrolladas en la soldadura con oxígeno y gas combustible. En la soldadura con arco, 
se incluyen varios procesos. Entre los más representativos en esta categoría, se encuentran: 
1 Soldadura con arco y metal protegido, SMAW 
2. Soldadura con arco sumergido, SAW
3. Soldadura de arco, metal y gas, GMAW (MIG).
4. Soldadura con arco, electrodo no consumible de tungsteno y gas, GTAW (TIG).
Soldadura con arco y metal protegido, SMAW
La soldadura con arco y metal protegido, SMAW (del inglés shielded metal are welding), es 
uno de los procesos de unión más antiguos, sencillos y versátiles. Hoy en día un 50% de toda 
la soldadura en la industria y el mantenimiento se hace por medio de este proceso. El arco 
eléctrico se genera tocando la pieza con la punta de un electrodo recubierto y retirándola con 
rapidez a la distancia suficiente para mantener el arco, como se muestra en la figura 1 16 [4]. 
(a) 
Recubrimiento 
Escocia solidificada 
' ,i J . . • ' 
L --
Arco 
(b) 
Gas de protección 
Máquina de soldar con fuente de poder 
de C A o C D y controles 
Pórtaelectrodo 
"--- Cable de ]a pieza 
Cable del electrodo 
Figura 1.16. (a) y (b) Esquemas del proceso de soldadura con arco y metal protegido [4]. 
Los electrodos tienen la forma de una varilla larga y delgada. El calor generado funde una 
parte de la punta del electrodo, su recubrimiento, y el metal base en la zona inmediata del 
arco. Se forma la soldadura cuando se solidifica el metal fundido; una mezcla del metal base, 
el metal del electrodo y las sustancias de recubrimiento del electrodo solidifican en el área de 
la soldadura. El recubrimiento del electrodo desoxida la zona de la soldadura y produce una 
pantalla de gas que la protege del oxígeno del ambiente. 
El equipo consiste de una fuente de poder, cables de corriente y un portaelectrodo. Una parte 
desnuda en el extremo del electrodo se sujeta a un terminal de la fuente de poder, mientras 
que la otra terminal se conecta con la pieza que se suelda como se indica en la figura 1 16 
(b ). La corriente suele estar entre 50 y 300 A. La corriente puede ser directa o alterna; para 
soldar láminas se prefiere la cd porque el arco que produce es estable [4]. 
En la cd, la dirección del flujo de corriente o polaridad es importante; su selección depende 
del tipo de electrodo, de los metales que se van a soldar y de la profundidad de la zona 
calentada. En la polaridad directa la pieza es positiva y el electrodo es negativo; se prefiere 
para los metales laminados porque produce poca penetración, y en uniones con huecos o 
espacios muy amplios. En la polaridad inversa, el electrodo es positivo y es posible una 
mayor profundidad de penetración. En la soldadura con ca, el arco pulsa rápidamente y es 
25 
apropiado para soldar partes gruesas y para usar electrodos de gran diámetro en corrientes 
máximas. 
Es esencial usar equipo de seguridad,